基於卡爾曼的濾波演算法是怎樣將加速度計的資料融入姿態資料的?

時間 2022-01-22 04:28:22

1樓:guandan chen

1. 卡爾曼濾波是一種最優線性估計,它是根據前段時間的量測值估計狀態量Xk+1嗎?

是的,跟其他人一樣,我也推薦用互補濾波。

2. 如果用在姿態解算中,感覺系統矩陣矩陣A是與陀螺儀輸出w有關的,那麼這裡的輸入是啥,量測值又是啥?

這裡,狀態就是飛行器的角度,角速度。而量測值就是陀螺儀、加速度計的值。其中陀螺儀的輸出值跟角速度有關係,而加速度計的輸出值跟角度有關,a=g*sin(theta),這個畫個力學分解圖就可以看出來了。

3. 卡爾曼濾波的最大作用是將三個感測器的資料融合,是怎樣融合的呢

三個感測器的輸出是有雜訊的,有些是系統誤差,例如把sin(theta)簡化成theta,有些是隨機誤差,而卡爾曼濾波的重要作用就在於濾掉隨機誤差,根據隨機誤差的方差來做乙個「最正確」的估計。

2樓:吳空格凡

1. 卡爾曼濾波是一種最優線性估計,它是根據前段時間的量測值估計狀態量Xk+1嗎?

可以理解為先用狀態轉移矩陣進行一步估計,再利用量測值量測值去修正一步估計,從而獲得最優估計

2. 如果用在姿態解算中,感覺系統矩陣矩陣A是與陀螺儀輸出w有關的,那麼這裡的輸入是啥,量測值又是啥?

如果你選取的狀態量是四元數,狀態方程:你的A就是:

3. 卡爾曼濾波的最大作用是將三個感測器的資料融合,是怎樣融合的呢

這個問題太難回答了。。。簡單來說就是通過測量去修正你的估計,測量量越多,修正的就越準,前提是系統雜訊方差陣和測量雜訊方差陣選取的準確。不知道這樣說是不是很明白。。。

3樓:

現在網上大部分開源飛控演算法都是採用的Mahony的互補濾波演算法,輸入三軸加速度計、三軸陀螺儀資料,通過四元數更新演算法,再得到尤拉角。

在這個演算法的輸入端,也就是三軸加速度計的值,可以使用卡爾曼非矩陣濾波演算法,xyz每乙個軸都單獨用乙個卡爾曼濾波器,先把加速度計的雜訊濾掉,再進行互補濾波。當然在這裡用卡爾曼濾波有點大材小用了,還可以使用二階低通濾波,甚至可以使用均值濾波。更多關於加速度濾波的演算法,具體你可以看這篇文章:

四軸加速度計濾波。

當然還有一種更先進的,就是直接採用卡爾曼的濾波演算法,矩陣輸入,矩陣輸出,演算法比較複雜,我也不太清楚,學會了我再來補充吧。。。

4樓:豪豬

算是補充樓上的回答吧

第一是:陀螺儀和加速度計各自算姿態,再做融合,一般用互補濾波就行了第二種是:四元數階段就將加計的資料帶入,做四元數計算,網上有一種mahony演算法。

其實卡曼濾波不能直接用在四旋翼姿態估計上,最起碼也得改進一下。

補充:主要是四旋翼用的器件成本太低,並不合適用卡爾曼濾波做姿態估計,位置估計可以做,apm就是這樣的。

5樓:

方案有兩種有一種是姿態的融合,一種是四元素的融合。。。。。。

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